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  • 發布時間:2020-07-14 08:52 原文鏈接: 實驗離心技術進展(三)

    轉頭:

    突出的改進表現在經計算機計算優化后的輕型轉頭;碳纖維材料制造的超速和大容量超輕轉頭;適用于生物大分子(DNA,RNA,蛋白等)離心分離用的小傾角轉頭(固定傾角 7°~10°);超高速,特大離心力轉頭等等。 
    鋁合金制造的輕型大容量轉頭:以往的6×500ml 角轉頭自重24kg 以上,經過計算 機的三元有限元法計算優化后。同容量,同轉速(或更高)的轉頭重量只有14.5kg,大大減輕了操作者的負擔。

    碳纖維制造的超速及高速轉頭,重量輕,容量大。特別是在高速冷凍離心機中配置的 新型CF 角轉頭單管容量達到1000ml,總容量達到4~6l。 

    小傾角超速固定角轉頭既保持了垂直管轉頭沉降距離小,縱剖面面積大分離時間短的 優點,也兼有一般固定角或轉頭作梯度分離時純樣品區帶在減速過程中不接觸沉淀的特點,最適用于質粒DNA,染色體DNA,RNA 分離。 

    超大離心力轉頭的開發:縮短了某些難以分離的生物樣品的分離時間,減少了濃度擴 散的作用,提高了分離純度和分辨率。微機控制;

    與PC 機聯用的接口和軟件;轉頭壽命的自動管理和轉頭壽命的自動延長;更多的故障自我診斷與顯示;用戶使用功能的增加;某些實用離心功能的設置(如高速離心機轉頭溫度 的直接顯示、在預置轉速實際運轉時間控制(RTC);顯示屏上提供轉頭樣本及模擬計算圖形及數據;外接打印功能,聯網遙控功能,高低速離心轉頭自動識別功能,非接觸式不平衡保護、用戶鎖或密碼設定功能、預冷功能、轉頭自動鎖定功能等等);高亮度LCD 顯示屏等等。 離心技術應用軟件:

    九十年代開始日立CP-α系列與Beckman XL 系列超速機開始設置模擬功能(沉降速度 法模擬與沉降平衡法模擬)本世紀初Hitachi Koki 的CP-MX 系列離心機又增加了供與PC 機聯用的模擬軟件。這樣就擴展了模擬計算功能。利用模擬可以在離心前對某一特定樣品選   擇最佳離心參數;在離心后根據某些已知參數計算樣品分子量、沉降系數、擴散系數、微分比容等等。這種機型還把轉頭歷次運轉的轉速、時間數據全部記錄在轉頭下部的磁環上,實現了真正意義上的轉頭壽命自動管理。

    故障自我診斷與顯示:是現代離心機完美服務的一個特色。九十年代初一般離心機只   提供少量的故障自我診斷,其中大部分是保護功能。而如今的超速離心機已經能提供近百種故障的自我診斷結果,為排除故障提供了依據。(對部分稍有技術條件的單位可自行維修)  用戶使用功能的增加:如RCF 計算,ω 2t 自動計算與設置;在顯示屏上提供各種實用菜單。提供使用說明書上的部分內容等等。 顯示屏:九十年代前使用的LED 顯示屏,CRT 顯示屏及一般黑白LCD 顯示屏已改 為目前的高亮度彩色背景液晶顯示屏。清晰、柔和、分辨率高,令人賞心悅目,06年起日立開始配置彩色觸幕屏。

    制冷系統:

    使用壓縮機制冷的高速、大容量和臺式機都已實現了無氟制冷,并在最高轉速運轉時樣品溫度可保持在4℃~5℃以下。九十年代起Beckman 及Hitachi 的超速離心機開始使用半導 體制冷元件代替壓縮機制冷。體積小、噪聲低、溫控精度高是它的特點。而近年來又采用了第三代Peltier 效應電子熱泵,使半導體制冷元件的壽命提高到10 年以上。

    離心方法新進展:

    ·實驗離心技術的數學計算:(包括沉降方程的建立,Svedberg 方程的建立,離心加速 度、沉降速度、沉降時間、沉降系數、分子量、擴散系數、微分比容、液體動壓力轉子K 系數Pi 系數等等)在70 年代以前已經建立;而離心方法(差分離心法、速率-區帶密度梯 度離心法,等密度離心法以及分析超離心的沉降速度法、沉降平衡法-包括紋影光學系統、干涉光學系統,吸收掃描光學系統等等)則在更早些時候就已經得到充分的研究。其中一些 簡單的運算已被廣大實驗人員熟練地運用。但涉及分子量、沉降系數、沉降速度、擴散系數等較為繁復的運算工作,只有極少數研究人員在用。微機在離心機上的應用以及PC 機的普 及從八十年代開始開發沉降平衡法及沉降速度法的計算機模擬,利用制備超速離心機和離心 技術的數學分析來探知生物樣品的沉降過程。在已知某些參考條件下計算S,M,D 等重要 參數。尤其是前者,對某些樣品的離心結果知之甚少的情況下,預先利用離心分離軟件來優化選擇離心參數有很高使用價值。值得注意的是某些離心機還專門為與PC 機聯用開發了模 擬軟件,既降低了離心主機的價格,又擴展了模擬計算范圍,收到了很好的效果。

    ·某些特定樣品離心方法的研究和推廣。如:質粒DNA 分離:用小角度轉頭,CSCL 加E.B.和Triton-x-100 的自形成梯度平衡等密度離心法(文獻12,13) ;血清脂蛋白的離心分離:包括單次垂直管離心法等等((11),(14)) ; 超高速、小容量的生物大分子快速離心分離法(文獻12)等等。


    參考文獻:

    1) Svedberg,T. Pederson, K.“The Ultracentrifugation”OxfordUniversity press.(1940)
    2) Pickels,E.G. J.Gen.Phys. 26, PP341~360 1943
    3) Pickel,E.G. “Centrifugation inBiophysical Research Methods” Interscience,New York (1950)
    4) Brakke,M.K. Adran.Virus.Res. Vol.7 193~224 (1960)
    5) Kahler,M. J.Phys. Colloid Chem.55,1344-1350(1951)
    6) Meselson,M 等 Proc.Nat.Acad.Sci. U.S. 43,581~588,(1957)
    7) De Duve ,C.J. Cell Biol.Vol.50,No.1, 20~25(1959)
    8) Anderson,N.G. Anal.Biochem. 31,255;32,460(1969)
    9) Rechard, E.G. J.Phy.Chem. 63,1578(1959)
    10) Nichols,J.B. “Physical Methods of Organic Chemistry” 3rd ed. Pt.II, Interscience press.New York (1959)
    11) B.H. Chung etc. J.Lip.Res. Vol:21 PP284~291 (1980)
    12) D.Rickwood,B.D. Hames, “Preparative Centrifugation- A Practical Approach ” OxfordUniversity Press (1922)
    13) 余興明 “質粒DNA 的超速離心分離” 生命的化學,1994.1
    14) 余興明 “血清脂蛋白的離心分離技術” 生命的化學,1997.3
    15)余興明 “離心技術講座”(有21篇文章和大量的分離實例)2005-2006


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